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Zugehörige Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 6. Juni 2012 eingereichten US-Anmeldung mit dem Titel „Dünnprofil-Linse für eine Taschenlampe”.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Dünnprofil-Linse zur Formung eines Lichtstrahls aus einer Lichtquelle, wie zum Beispiel einer lichtemittierenden Diode (LED), beispielsweise in einer Taschenlampe oder einer anderen Leuchteinheit. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Linse mit einem Verstellmechanismus zur Veränderung des Fokusses des Lichtstrahls kombiniert werden.
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Hintergrund
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Linsen für Taschenlampen und andere Leuchteinheiten wurden in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bereitgestellt und haben im Allgemeinen eine Form gemein, die symmetrisch um eine Achse verläuft, entlang der das Licht gelenkt wird, beispielsweise die optische Achse. Mehrere solcher Linsen enthalten auf der Rückseite der Linse neben einer Lichtquelle ein Loch, wie zum Beispiel einen rückwärtigen Hohlraum. Innerhalb des Lochs ist die Position der Lichtquelle entlang der optischen Achse verstellbar. Die Einstellung der Position der Lichtquelle relativ zum rückwärtigen Hohlraum der Linse ermöglicht eine Veränderung eines an einer Vorderfläche der Linse austretenden Lichtstrahls. Typischerweise sind Linsen nur begrenzt in der Lage, eine maximale Intensität für einen Punktlichtstrahl mit einer weitgehenden Gleichförmigkeit für einen breiten Strahl zu kombinieren.
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Solche Linsen wurden typischerweise auch mit einer zentralen konvexen Linsenoberfläche auf einer Vorderfläche in Verbindung mit zumindest einer zusätzlichen konvexen Oberfläche versehen, wo das Licht entweder in der Linse empfangen, im Innern der Linse reflektiert oder von der Linse abgestrahlt wird. Unabhängig von theoretischen Betrachtungen kann die zusätzliche konvexe Oberfläche für eine genaue Bündelung des Lichts aus der Quelle in einen Strahl als notwendig erachtet worden sein. Solche Linsen wurden alternativ mit lichtempfangenden, lichtreflektierenden und lichtemittierenden Flächen versehen, die im Querschnitt betrachtet eben ausgebildet waren. Solche ebenen Flächen wurden wahrscheinlich ebenfalls als notwendig für die Lichtfokussierung oder Fertigung erachtet.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen sind die Ausführungsformen ohne Weiteres verständlich. Die Ausführungsformen sind in den Figuren der beigefügten Zeichnungen beispielhaft und nicht ausschließlich dargestellt.
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1A bis 1C zeigen Schnittdarstellungen von drei Beispielen für Dünnprofil-Linsenkörper und umfassen eine Dünnprofil-Linse mit einer konkaven Rückfläche auf dem zentralen Abschnitt der Linse (1A), ein Beispiel mit einer ebenen Rückfläche auf dem zentralen Abschnitt der Linse (1B) sowie ein Beispiel mit einer konvexen Rückfläche auf dem zentralen Abschnitt der Linse (1C);
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2A bis 2C zeigen Schnittdarstellungen der in 1A bis 1C gezeigten Linsenkörper, wobei die Dünnprofil-Linsen eine konkave Rückfläche (2A), eine ebene Rückfläche (2B) sowie eine konvexe Rückfläche (2C) aufweisen und jede der Linsen in einer Lünette untergebracht ist, die eine Lichtquelle aufnimmt, deren Position entlang einer optischen Achse verstellbar ist;
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3A und 3B veranschaulichen die Lichtbrechung und -reflexion zur Formung von Strahlen (3A zeigt einen engen Strahl bzw. Punktlichtstrahl und 3B zeigt einen breiten Strahl bzw. Flutlichtstrahl), die sich verändern, indem die Lichtquelle gegenüber der Rückwand des Linsenkörpers bewegt wird;
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4A bis 4D sind vier Schnittdarstellungen einer Lünette und eines Dünnprofil-Linsensystems für eine Taschenlampe, die eine mit einem Gewinde versehene, verstellbare Lünette zeigen, bei der sich die Lichtquelle in einer breitstrahlenden Position bzw. Flutlichtposition (4A) und in einer engstrahlenden Position bzw. Punktlichtposition (4B) befindet, sowie eine durch Schieben verstellbare Lünette, bei der sich die Lichtquelle in einer breitstrahlenden Position bzw. Flutlichtposition (4C) sowie in einer engstrahlenden Position bzw. Punktlichtposition (4D) befindet; und
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5 zeigt völlig in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen eine Schnittdarstellung eines Beispiels einer Taschenlampe, die für die Verwendung mit einem Dünnprofil-Linsensystem ausgelegt ist.
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Ausführliche Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen
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In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die beigefügten zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung ausführbare Ausführungsformen dargestellt sind. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder sinngemäße Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang abzuweichen. Daher ist die nachfolgende ausführliche Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen und der Umfang der Ausführungsformen durch die beigefügten Ansprüche sowie deren Entsprechungen genau bestimmt.
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Verschiedene Bedienungen können als mehrere aufeinanderfolgende Einzelbedienungen in einer Weise beschrieben werden, die für das Verständnis der Ausführungsformen hilfreich sein kann; jedoch sollte die Reihenfolge der Beschreibung nicht dahingehend ausgelegt werden, dass diese Bedienungen von einer Reihenfolge abhängig sind.
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In der Beschreibung können auf die Perspektive bezogene Beschreibungen verwendet werden, wie zum Beispiel auf/ab, hinten/vorn und oben/unten. Solche Beschreibungen werden lediglich verwendet, um die Diskussion zu erleichtern, und sollen die Anmeldung der offenbarten Ausführungsformen nicht einschränken.
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Es können die Begriffe „gekoppelt” und „verbunden” zusammen mit deren Ableitungen verwendet werden. Es versteht sich, dass diese Begriffe nicht als Synonyme gemeint sind. Bei bestimmten Ausführungsformen kann „verbunden” vielmehr verwendet werden, um zu beschreiben, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physischen oder elektrischen Kontakt miteinander stehen. „Gekoppelt” kann bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente in direktem physischen oder elektrischen Kontakt miteinander stehen. Allerdings kann „gekoppelt” ferner bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente nicht in direktem Kontakt miteinander stehen, aber dennoch zusammenwirken bzw. in Wechselwirkung zueinander stehen.
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Im Sinne der Beschreibung bedeutet eine Formulierung „A/B” oder „A und/oder B” entweder (A), (B) oder (A und B). Im Sinne der Beschreibung bedeutet eine Formulierung „zumindest eine/eines/einer von A, B und C” bedeutet (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C) oder (A, B und C). Im Sinne der Beschreibung bedeutet eine Formulierung „(A)B” (B) oder (AB), das heißt A ist ein optionales Element.
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In der Beschreibung können die Begriffe „Ausführungsform” oder „Ausführungsformen” verwendet werden, die sich jeweils auf eine oder mehrere gleiche oder unterschiedliche Ausführungsformen beziehen können. Des Weiteren stellen die in Bezug auf die Ausführungsformen verwendeten Begriffe „umfassend”, „enthaltend”, „aufweisend” und dergleichen Synonyme dar.
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sDie hier beschriebenen Ausführungsformen sehen Dünnprofil-Linsensysteme für Taschenlampen und andere Beleuchtungseinrichtungen vor. Bei einigen Ausführungsformen kann das Dünnprofil-Linsensystem mit einer Lichtquelle sowie einem Verstellmechanismus kombiniert sein, der eine Fokussierung des Lichts aus der Quelle ermöglicht. Weitere Ausführungsformen können einen Strahl mit festem Fokus vorsehen, das heißt der Strahl wird in einem engen Strahl bzw. Punktlichtstrahl, einem breiten Strahl bzw. Flutlichtstrahl oder in einem Strahl mit Zwischenfokus gebündelt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine lichtemittierende Diode oder LED als Lichtquelle verwendet werden, wenngleich andere Lichtquellen, wie zum Beispiel Glühlampen oder Leuchtstofflampen, zum Einsatz kommen können.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Linse im Allgemeinen kreisförmig sein und eine Vorderfläche aufweisen, die so ausgestaltet ist, dass sie Licht emittiert, sowie eine Rückfläche, die so ausgestaltet ist, dass sie Licht aus der Lichtquelle empfängt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Linse so geformt sein, dass sie Licht von der Lichtquelle in eine gewünschte Richtung lenkt, und kann eine im Allgemeinen konkave Vorderfläche und eine im Allgemeinen konvexe Rückfläche aufweisen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Linse zwei oder mehr unterschiedliche Abschnitte enthalten, wie zum Beispiel einen von einem kranzförmigen Ring umgebenen zentralen Abschnitt, und die Krümmung jedes dieser beiden Abschnitte je nach gewünschten Strahlformungseigenschaften der Linse und anderer Faktoren unabhängig voneinander variieren. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Vorderfläche des zentralen Abschnitts je nach Anwendung konvex und die Rückfläche des zentralen Abschnitts konvex, konkav oder eben sein. Der kranzförmige Ringabschnitt kann je nach Anwendung im Allgemeinen gekrümmt oder eben sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Rückfläche des kranzförmigen Ringabschnitts reflektierend oder mit einer reflektierenden Oberfläche beschichtet sein, während bei einer anderen Ausführungsform die Rückfläche des kranzförmigen Ringabschnitts klar sein kann.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Dicke des kranzförmigen Ringabschnitts (mit Ausnahme des zentralen Abschnitts) in den verschiedenen Bereichen sehr geringfügig variieren und die Linse keinen Aufnahmehohlraum auf der Rückfläche zur Aufnahme der Lichtquelle aufweisen. Somit kann bei einigen Ausführungsformen die Linse so ausgestaltet sein, dass sie keine Innenwölbungen auf der Rückfläche aufweist, in die die LED oder andere Strukturen aufgenommen werden können. Unabhängig von theoretischen Betrachtungen wird davon ausgegangen, dass das dünne Profil der offenbarten Linsen gegenüber herkömmlichen Linsen eine effizientere Lichtdurchlässigkeit der Linse ermöglicht und die Verwendung einer leistungsschwächeren Lichtquelle erlaubt, um im Vergleich zu herkömmlichen Taschenlampenlinsen einen Strahl mit gleichwertiger oder höherer Leuchtdichte zu erzielen.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Linse in einer Taschenlampenlünette untergebracht sein, die an einen Körper oder ein Gehäuseelement koppeln oder einen Teil davon bilden kann. Bei einigen Ausführungsformen kann der Körper oder das Gehäuseelement eine fixierbar mit diesen verbundene Lichtquelle enthalten und die Lünette zum Beispiel durch Schieben oder Drehen gegenüber dem Körper oder dem Gehäuseelement verstellbar sein. Bei einigen Ausführungsformen kann diese Verstellbarkeit mittels Schieben oder Drehen eine Veränderung des Abstands zwischen der Linse und der Lichtquelle ermöglichen und auf diese Weise eine Verstellung des Strahls von einem Flutlichtstrahl bzw. breiten Strahl zu einem Punktlichtstrahl bzw. engen Strahl zulassen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Lünette so angepasst sein, dass sie an ein Gehäuseelement koppelt, das die daran befestigte LED enthält. Bei diesen Ausführungsformen kann der Abstand zwischen der Linse und der LED durch Verstellen der Position der Lünette auf dem Gehäuseelement eingestellt werden, zum Beispiel über eine Schraubkupplung oder einen oder mehrere O-Ringe. Bei anderen Ausführungsformen kann die Position der Lichtquelle innerhalb des Körpers oder der Lünette eingestellt werden und das System einen Verstellmechanismus enthalten, um die Lichtquelle relativ zur Linse zu bewegen, wie zum Beispiel einen Schalter, eine Laschen- und Schlitzverbindung [tab and slot] oder einen anderen dem Fachmann bekannten Mechanismus.
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Bei einigen Ausführungsformen kann der kranzförmige Ringabschnitt des Linsenkörpers im Querschnitt eine elliptische Kurve definieren und eine lichtreflektierende Oberfläche aufweisen, die so ausgestaltet ist, dass sie das Licht reflektiert, das vom Inneren des Linsenkörpers auf sie trifft. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der kranzförmige Ringabschnitt, vom Inneren des Linsenkörpers als Reflektor betrachtet, im Querschnitt eine konkave Krümmung definieren. Bei anderen Ausführungsformen kann der kranzförmige Ringabschnitt von außerhalb des Linsenkörpers betrachtet eine konvexe Krümmung definieren. Bei wieder anderen Ausführungsformen kann der kranzförmige Ringabschnitt im Querschnitt betrachtet eben sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die zentrale Fläche der Linse konvex sein und somit einen vordersten Punkt aufweisen, der sich typischerweise in der Mitte der Fläche befindet. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der kranzförmige Ringabschnitt der Vorderfläche des Linsenkörpers nach vor zu einem vorderen Rand erstrecken, der sich weiter vorne befindet als der vorderste Punkt der zentralen Fläche, wodurch der Linsenkörper gegen Aufprall und Abrieb geschützt wird. Der Linsenkörper kann des Weiteren einen äußeren vorderen Rand aufweisen, der eine Fase zwischen der Ringfläche und der Seitenfläche definiert.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Taschenlampe außerdem eine Stromversorgung umfassen, wie zum Beispiel Batterien oder einen AC/DC-Wandler mit einer Elektronik, um eine mit der LED kompatiblen Spannungsform zu bedingen. Bei einigen Ausführungsformen kann zum Beispiel ein Pulsweitenmodulator verwendet werden, um die effektive Leuchtdichte der LED einzustellen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen können der Linsenkörper, die Lünette und wahlweise der Körper oder das Gehäuse ganz oder teilweise aus einem Stück eines festen, transparenten Materials gefertigt sein, unter anderem aus Glas, Acrylatpolymeren, zum Beispiel Polymethylmethacrylaten (PMMA), sowie thermoplastischen Polymeren, zum Beispiel Polycarbonatkunststoffen, das geformt oder auf andere Weise einstückig hergestellt ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die Linse aus einem Stück eines festen, formgespritzten Acryls hergestellt sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Linse im Verbund mit anderen Teilen, wie zum Beispiel der ganzen oder einem Teil der Lünette, gegossen werden. Optional können einige Abschnitte dieses integrierten Teils gefärbt oder beschichtet sein, zum Beispiel mit einer Beschichtung, die Licht reflektiert oder fernhält, und/oder können Abschnitte der Lünette lackiert oder auf andere Weise gefärbt sein, um ein Austreten des Lichts zu verhindern.
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1A bis 1C zeigen in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen Schnittdarstellungen von drei Beispielen für Dünnprofil-Linsenkörper und umfassen eine Dünnprofil-Linse mit einer konkaven Rückfläche auf dem zentralen Abschnitt der Linse (1A), ein Beispiel mit einer ebenen Rückfläche auf dem zentralen Abschnitt der Linse (1B) sowie ein Beispiel mit einer konvexen Rückfläche auf dem zentralen Abschnitt der Linse (1C). Jede Linse 100a, 100b, 100c weist eine im Allgemeinen konkave Vorderfläche 102a, 102b, 102c auf sowie eine im Allgemeinen konvexe Rückfläche 104a, 104b, 104c. Jeder der dargestellten Linsenkörper 100a, 100b, 100c enthält einen zentralen Abschnitt 106a, 106b, 106c sowie einen kranzförmigen Ringabschnitt 108a, 108b, 108c, der den zentralen Abschnitt 106a, 106b, 106c umgibt. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, können bei verschiedenen Ausführungsformen diese unterschiedlichen Linsenabschnitte so ausgestaltet sein, dass sie Licht von einer Lichtquelle in eine gewünschte Richtung lenken. Wenngleich die dargestellten Linsenkörper mit zwei getrennten lichtleitenden Abschnitten abgebildet sind, wird ein Fachmann erkennen, dass geeignete Dünnprofil-Linsen auch so ausgestaltet sein können, dass sie nur eine, drei, vier oder mehr getrennte lichtleitende Abschnitte aufweisen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen können sowohl der zentrale Abschnitt 106a, 106b, 106c als auch der kranzförmige Ringabschnitt 108a, 108b, 108c im Querschnitt ein dünnes Profil aufweisen, obwohl beide Linsenabschnitte gekrümmte oder ebene Vorder- und Rückflächen besitzen. Zum Beispiel weist in dem in 1A dargestellten Beispiel der zentrale Abschnitt 106a eine konvexe Vorderfläche 114a und eine konkave Rückfläche 116a auf. Der kranzförmige Ringabschnitt 108a weist eine ebene Vorderfläche 110a und eine ebene Rückfläche 112a auf und zeigt im Querschnitt ein im Allgemeinen ebenes Profil.
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In dem in 1B dargestellten Beispiel weist der zentrale Abschnitt 106b eine konvexe Vorderfläche 114b und eine ebene Rückfläche 116b auf. Der kranzförmige Ringabschnitt 108b weist eine konkave Vorderfläche 110b und eine konvexe Rückfläche 112b auf. Wie aus 1B ersichtlich ist, weist der kranzförmige Ringabschnitt 108b im Vergleich zu dem in 1A gezeigten verhältnismäßig geraden Querschnittsprofil 108a ein im Allgemeinen gekrümmtes Querschnittsprofil auf.
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In dem in 1c dargestellten Beispiel weist der zentrale Abschnitt 106c eine konvexe Vorderfläche 114c und eine konvexe Rückfläche 116c auf. Der kranzförmige Ringabschnitt 108c weist eine konkave Vorderfläche 110c und eine ebene Rückfläche 112c auf. Wie aus 1C ersichtlich ist, weist der kranzförmige Ringabschnitt 108c im Vergleich zu dem in 1A gezeigten verhältnismäßig geraden Querschnittsprofil 108a ein leicht gekrümmtes Querschnittsprofil auf.
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Obwohl in 1A, 1B und 1C drei Beispiele für Kombinationen von Linsenkrümmungen dargestellt sind, wird ein Fachmann erkennen, dass weitere Kombinationen von ebenen und/oder gekrümmten Linsenoberflächen an deren Stelle treten können, um an einen bestimmten Anwendungsfall und/oder eine Reihe von Anforderungen an die Strahlenfokussierung angepasst zu werden. Obwohl die Linsenkörper 100a, 100b, 100c in verschiedenen Abschnitten leichte Innenwölbungen und/oder Außenwölbungen enthalten, wird ein Fachmann des Weiteren erkennen, dass die Gesamtform der Linse eine konkave Vorderfläche sowie eine konvexe Rückfläche umfasst und die Gesamtdicke des kranzförmigen Ringabschnitts 108a, 108b, 108c (mit Ausnahme des zentralen Abschnitts 106a, 106b, 106c) bei jedem Linsenkörper 100a, 100b, 100c im Querschnitt betrachtet durchweg ziemlich gleichmäßig ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke (T) im Allgemeinen senkrecht zur Vorderfläche gemessen werden und über die gesamte Breite des kranzförmigen Ringabschnitts 108a, 108b, 108c weniger als etwa 20% variieren, wie zum Beispiel 18%, 15%, 12%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1% oder sogar 0%. Bei bestimmten, nicht einschränkenden Ausführungsformen kann eine geeignete Linsendicke für den kranzförmigen Ringabschnitt einer Linse mit kleinem Durchmesser etwa 0,5 bis 4,0 mm, zum Beispiel 0,5 bis 2,0 mm oder 0,7 bis 1 mm, und eine geeignete Linsendicke für den kranzförmigen Ringabschnitt einer Linse mit großem Durchmesser 0,4 bis 4 cm, zum Beispiel 1 bis 2 cm, betragen.
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Des Weiteren fehlt bei allen dargestellten Linsenkörpern der rückwärtige Hohlraum oder das LED-aufnehmende Bohrloch, welche in Taschenlampenlinsen typischerweise enthalten sind. Tatsächlich ist kein Abschnitt eines der Linsenkörper 100a, 100b, 100c so angepasst, dass er eine LED-Lichtquelle oder ein entsprechendes Kühlkörperelement innerhalb eines Abschnitts des Linsenkörpers aufnimmt.
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Bei verschiedenen Ausführüngsformen kann der zentrale Abschnitt 106a, 106b, 106c eine konvexe Vorderfläche 114a, 114b, 114c enthalten, die einen vordersten Punkt 118a, 118b, 118c definiert. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die konvexe Vorderfläche 114a, 114b, 114c eine von unterschiedlichen Krümmungen aufweisen, und bei einigen Ausführungsformen kann für eine Taschenlampe mit kleinem Durchmesser und einer Linse mit einem Gesamtdurchmesser von weniger als etwa 1 cm, zum Beispiel einer Linse mit einem Gesamtdurchmesser von etwa 6 bis 8 mm, die Krümmung im Wesentlichen bogenförmig mit einem Radius von nicht mehr als etwa 2 bis 4 mm verlaufen. Ein Fachmann wird erkennen, dass dieser Durchmesser des zentralen Abschnitts für Linsen mit größerem Durchmesser im Allgemeinen verhältnismäßig größer sein kann. Zum Beispiel kann eine Linse mit einem großen Durchmesser von 5 bis 10 cm einen zentralen Abschnitt aufweisen, der einen Durchmesser von 1 bis 4 cm, zum Beispiel etwa 1,5 bis 2,5 cm, besitzt. Die in Bezug auf die Ausführungsformen der Linse beschriebenen Maße sind lediglich beispielhaft. Ein Durchschnittsfachmann wird ohne Weiteres erkennen, dass andere Maße verwendet werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der kranzförmige Ringabschnitt 108a, 108b, 108c des Linsenkörpers 100a, 100b, 100c nach vor zu einem vorderen Rand 120a, 120b, 120c erstrecken. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann sich der vordere Rand 120a, 120b, 120c weiter nach vorn erstrecken als der vorderste Punkt 118a, 118b, 118c des zentralen Abschnitts 106a, 106b, 106c. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der vordere Rand 120a, 120b, 120c zwischen dem kranzförmigen Ringabschnitt 108a, 108b, 108c und dem vorderen Rand 120a, 120b, 120c eine Fase mit einer Breite von mindestens etwa 0,2 bis 0,5 mm für eine Taschenlampe mit kleinem Durchmesser enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Fase eine die für eine gewünschte Linsengröße und Betriebseigenschaften ausgewählte Breite aufweisen und, rein beispielhaft, etwa 1,5 mm, etwa 2,0 mm, etwa 2,5 mm oder etwa 3,0 mm in der Breite für eine Linse mit größerem Durchmesser betragen.
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2A bis 2C zeigen in Übereinstimmung mit den verschiedenen Ausführungsformen Schnittdarstellungen der in 1A bis 1C gezeigten Linsenkörper, wobei jede der Linsen in einer Lünette untergebracht ist, die eine Lichtquelle aufnimmt, deren Position entlang einer optischen Achse verstellbar ist. Wie aus 2A bis 2C ersichtlich ist, kann bei verschiedenen Ausführungsformen die Linse 200a, 200b, 200c zum Beispiel mit einer Lichtquelle, beispielsweise einer LED 222a, 222b, 222c, gepaart sein, deren Position entlang einer optischen Achse in der Lünette 224a, 224b, 224c verstellbar ist, d. h. von einer typischen Ausgangsposition, die durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist, über Zwischenpositionen bis zu einer Endposition, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Verstellung stufenlos erfolgen oder an ausgewählten Positionen mit Anschlägen oder Arretierungen versehen sein. Jeder Positionseinstellbereich kann entsprechend der jeweilige Linsengröße, Ausgestaltung und gewünschten Strahlenvariante umfasst sein. Bei einigen Ausführungsformen reicht der Bereich von etwa 3 mm bis etwa 5 mm für eine Taschenlampe mit kleinem Durchmesser und 2 bis 3 cm oder mehr für Linsensysteme mit größerem Durchmesser.
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In einem konkreten, nicht einschränkenden Beispiel einer Linse, zum Beispiel für ein Linsensystem mit kleinem Durchmesser, kann die Linse eine Breite von etwa 8 mm, eine Dicke des kranzförmigen Ringabschnitts von etwa 2 mm, einen Innendurchmesser von etwa 3 mm, eine Fasenbreite von etwa 1 mm und einen Positionseinstellbereich von etwa 2 mm aufweisen. Andere Kombinationen können für gewünschte Betriebseigenschaften und Linsengrößen gewählt werden. Diese Maßverhältnisse können typischerweise um mindestens etwa ±10% abweichen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der zentrale Abschnitt 206a, 206b, 206c ein Fokussierelement bilden, das auf unterschiedliche Weise mit einer Lichtquelle abhängig beispielsweise von deren Position zusammenwirken kann. So kann zum Beispiel bei verschiedenen Ausführungsformen nur ein kleiner Bruchteil des Lichts mit dem Fokussierelement zusammenwirken, wenn sich die Lichtquelle weit entfernt von der Linse befindet (zum Beispiel in einer engstrahlenden Position). Folglich kann bei verschiedenen Ausführungsformen das Fokussierelement keinen merklichen Einfluss auf die engstrahlende Lichtverteilung haben. Umgekehrt kann das Fokussierelement die Lichtverteilung in der gewünschten Weise beeinflussen, wenn sich die Lichtquelle in der Nähe des Fokussierelements befindet (zum Beispiel in einer breitstrahlenden Position). Somit kann das Fokussierelement bei verschiedenen Ausführungsformen eine breitstrahlende Lichtverteilung bei geringer Wirkung auf eine engstrahlende Lichtverteilung ermöglichen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Lünette 224a, 224b, 224c eine reflektierende Innenfläche aufweisen, zum Beispiel zur Unterstützung der Lichtlenkung in eine gewünschte Richtung.
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Dieses Phänomen ist in 3A und 3B dargestellt, die in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen die Lichtbrechung und -reflexion zeigen, welche Strahlen formen (3A zeigt einen breiten Strahl bzw. Flutlichtstrahl und 3B einen engen Strahl bzw. Punktlichtstrahl), die sich verändern, indem die Lichtquelle gegenüber der Rückwand des Linsenkörpers bewegt wird. Wie in 3A und 3B dargestellt, kann die Einstellung der LED-Position relativ zur Linse einen Strahl bilden, der zwischen einem breiten Strahl bzw. Flutlichtstrahl (siehe zum Beispiel 3A) und einem engen Strahl bzw. Punktlichtstrahl (siehe zum Beispiel 3B) variiert. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Punktlichtstrahl eine Winkelverteilung von etwa +/–3° bei einer maximalen Intensität von etwa 50% vorsehen. Ein Beispiel für einen breiten Strahl ist eine Verteilung mit einem Winkelbereich von etwa +/–45°, in dem die Intensität mindestens etwa 50% des Maximal- oder Achsenwertes beträgt. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen lässt sich das Licht von einem Punktlichtstrahl zu einem breiten Strahl verändern, wobei die Positionsverstellung der LED je nach Linsendurchmesser nicht mehr als etwa 3 bis 50 mm beträgt. Eine Darstellung der Lichtstrahlen LR, die für ein Beispiel einer Linsen-LED-Anordnung bemessen sind, ist jeweils in 3A und 3B zu sehen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Linse 300, wie dargestellt, einen erheblichen Teil der Lichtstrahlen LR in den gewünschten Strahl lenken, und ein kleinerer Teil der Lichtstrahlen LR voraussichtlich außerhalb des gewünschten Strahls verlaufen.
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Bei 4A bis 4D handelt es sich in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen um vier Schnittdarstellungen einer Lünette und eines Dünnprofil-Linsensystems für eine Taschenlampe, die eine mit einem Gewinde versehene, verstellbare Lünette zeigen, bei der sich die Lichtquelle in einer breitstrahlenden Position bzw. Flutlichtposition (4A) und in einer engstrahlenden Position bzw. Punktlichtposition (4B) befindet, sowie eine durch Schieben verstellbare Lünette, bei der sich die Lichtquelle in einer breitstrahlenden Position bzw. Flutlichtposition (4C) sowie in einer engstrahlenden Position bzw. Punktlichtposition (4D) befindet. Wie dargestellt, kann das System bei verschiedenen Ausführungsformen wie in 4A und 4B gezeigt eine Lünette 424a und eine darin untergebrachte Linse 400a enthalten. Bei einigen Ausführungsformen kann die Lünette 424a so ausgestaltet sein, dass sie an ein Gehäuseelement 426a koppelt, das eine Lichtquelle, beispielsweise eine LED 422a, enthält. Bei einigen Ausführungsformen kann das System außerdem einen Verstellmechanismus, wie zum Beispiel eine Schraubkupplung oder einen Gewindeeingriff 428 zwischen der Lünette 424a und dem Gehäuseelement 426a, enthalten, der ein Verstellen des Abstands zwischen der Lichtquelle und der Linse zulassen kann, wodurch eine wie oben ausführlich beschriebene Fokussierung des sich ergebenden Lichtstrahls ermöglicht wird.
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Das System kann bei anderen Ausführungsformen wie in 4C und 4D gezeigt eine Linse 400b enthalten, die in einer Lünette 424b untergebracht ist, welche verschiebbar auf dem Gehäuseelement 426b gelagert sein kann. Bei einigen Ausführungsformen kann das verschiebbare Lager einen oder mehrere O-Ringe 430 enthalten, die das Verstellen der Lünette 424b auf dem Gehäuseelement 426b erleichtern, was ein Verstellen des Abstands zwischen der LED 422b und der Linse 400b zulassen kann, wodurch eine Fokussierung des sich ergebenden Lichtstrahls ermöglicht wird, um beispielsweise einen Punktlichtstrahl oder einen Flutlichtstrahl zu erzeugen. Obwohl mit einem Gewinde versehene und verschiebbare Fassungen dargestellt sind, wird ein Fachmann erkennen, dass jeder andere geeignete Mechanismus verwendet werden kann, der es einem Benutzer erlaubt, die relativen Positionen der Linse und der Lichtquelle einzustellen.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das System an den beschriebenen Verstellmechanismus angepasst werden, um eine Lichtstrahlung mit einem breiten Strahl zu vorzusehen, der eine Verteilung mit einem Winkelbereich von etwa +/–45° aufweist, in dem die Intensität mindestens etwa 50% des Maximal- oder Achsenwertes beträgt. Für diesen breiten Strahl kann das System eine im Wesentlichen gleichbleibende Intensität mit einer Winkelverteilung zwischen mindestens etwa +/–10° vorsehen.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Lünette 424a, 424b mit einem griffverstärkten Bereich versehen sein, wie zum Beispiel einem Bereich mit Rillen, Rippen, Ausbauchungen, Oberflächenstrukturen oder ähnlichem, die teilweise oder vollständig um die Lünette 424a, 424b verlaufen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der griffverstärkte Bereich einem Benutzer zum Beispiel bei einer einhändigen Einstellung der Strahlenfokussierung hilfreich sein, indem er für einen bequemen Griff des Daumens und Zeigefingers auf der Lünette 424a, 424b sorgt, während das Gehäuseelement 426a, 426b von den anderen drei Fingern gefasst wird. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Schaltknopf auf dem Taschenlampenkörper vorgesehen sein, zum Beispiel an einem der Lünette 424a, 424b gegenüberliegenden Ende oder auf der Lünette 424a, 424b selbst.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Gehäuseelement 426a, 426b oder andere Gehäusestrukturen aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium oder Stahl, oder einem Kunststoff, wie zum Beispiel ABS, hergestellt sein. Komponentenwerkstoffe können so gewählt werden, dass sie für den Einsatz der Leuchteinheit in rauer Umgebung, wie zum Beispiel bei sehr hohen oder sehr niedrigen Umgebungstemperaturen, geeignet sind.
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5 zeigt in Übereinstimmung mit den verschiedenen Ausführungsformen eine Schnittdarstellung eines Beispiels einer Taschenlampe, die für die Verwendung mit einem Dünnprofil-Linsensystem ausgelegt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Linse 500 in einer Lünette 524 untergebracht, die über einen Gewindeeingriff 528 an ein Gehäuseelement 526 koppelt. Bei Gebrauch dreht der Benutzer die Lünette 524 relativ zum Gehäuseelement 526 und verringert oder vergrößert dadurch den Abstand zwischen der LED 522 und der Linse 500 und stellt den Strahl je nach Wunsch auf einen Flutlichtstrahl bzw. breiten Strahl oder einen engen Strahl bzw. Punktlichtstrahl ein. Obwohl ein Eingriffsmechanismus mit einem Gewinde dargestellt ist, wird ein Fachmann erkennen, dass jeder andere Verstellmechanismus an dessen Stelle treten kann, der es einem Benutzer ermöglicht, den Abstand zwischen der Linse 500 und der LED 522 einzustellen.
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Wenngleich bestimmte Ausführungsformen vorliegend dargestellt und beschrieben worden sind, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausführungsformen oder Verwirklichungen, die darauf angelegt sind, die gleichen Ziele zu erreichen, an die Stelle der dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen treten kann, ohne vom Umfang abzuweichen. Der Fachmann wird ohne Weiteres erkennen, dass Ausführungsformen auf die unterschiedlichste Weise verwirklicht werden können. Die vorliegende Anmeldung soll jegliche Adaptionen oder Varianten der hier erläuterten Ausführungsformen erfassen. Es ist deshalb offenkundig beabsichtigt, dass Ausführungsformen nur durch die Ansprüche und deren Entsprechungen eingeschränkt sind.
